Результат интеллектуальной деятельности: ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОДУКТОВ - ПРИПРАВ

Область техники

Изобретение относится к способу приготовления продуктов - приправ и установке для осуществления способа. В частности, изобретение относится к способу, где стадии ферментации в твердом состоянии, гидролиза и термической реакции осуществляют в одной установке.

Уровень техники

Продукты - приправы представляют собой сильнодействующие добавки для улучшения цвета, запаха, вкуса пищи и стимулирования аппетита. Такие продукты хорошо известны, и их интенсивно используют в пищевой промышленности. Продукты - приправы могут включать соусы, такие как соевый соус и Ворчестерширский (или Ворчестерский) соус, пасты, такие, как мисо-паста, подливки, бульоны и другие подобные пищевые вкусоароматизирующие агенты. Это могут быть продукты, которые являются готовыми к применению путем прибавления непосредственно к приготовленной еде или к пищевому продукту во время приготовления. Это могут также быть полуготовые продукты - приправы, которые обычно считают обработанными продуктами, которые готовы к дальнейшей обработке с образованием приправы, обладающей желаемым вкусоароматическим профилем и интенсивностью вкуса и аромата. Такие полуготовые продукты включают мясные экстракты, овощные экстракты и другие обработанные вкусоароматические добавки.

Обычно, способ приготовления приправы или полуготового продукта - приправы с использованием технологии микробиологической ферментации содержит три стадии, т.е. стадию ферментации, стадию гидролиза и стадию термической реакции. Стадия ферментации в твердом состоянии является обычно более предпочтительной, чем стадия ферментации в жидком (или погруженном) состоянии. Дело обстоит так, потому что плесневые грибы могут вырасти при ферментации в твердом состоянии. Напротив, ферментация в жидком состоянии обычно опирается на выработку бактерий. Плесневые грибы, однако, вырабатывают ферменты более концентрированным образом. Бактерии сравнительно ограничены по типу и количеству вырабатываемых полезных ферментов. Более того, считают, что плесневые грибы являются микробиологически более безопасными, чем бактерии. Таким образом, образование ферментов из плесневых грибов обычно является более желательным, чем образование ферментов из бактерий.

В традиционных способах, включающих ферментацию в твердом состоянии, три стадии (ферментация, гидролиз, термическая реакция) требуется осуществлять в различных реакционных сосудах или реакторных установках. Таким образом, стадию ферментации в твердом состоянии осуществляют в биореакторе, стадию гидролиза осуществляют в гидролизном реакторе или проводят во время ферментации, а стадию термической реакции осуществляют в термическом реакционном сосуде. Вследствие проведения этих стадий по отдельности в отличающихся реакционных сосудах может потребоваться несколько раз переносить, заново нагревать или охлаждать реакционные материалы и может потребоваться хранить промежуточные продукты в течение некоторого времени. Дополнительно, используемые материалы и реакционные сосуды необходимо стерилизовать по отдельности, что может привести к нежелательным термическим стрессам. Традиционные способы, поэтому, имеют ряд недостатков. Они являются время- и трудозатратными; важные летучие вкусоароматические компоненты (например, H₂S) могут быть утеряны; материалы, скорее всего, попадают в нестерильные условия; и требуются большие инвестиции в оборудование и его поддержку.

Заявитель в настоящее время нашел способ приготовления полуготовых продуктов - приправ, который может быть осуществлен в одном реакционном сосуде, и, поэтому, лишен всех или некоторых из недостатков традиционных способов.

Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ приготовления пищевого продукта - приправы, который, проходит, по меньшей мере, часть пути по преодолению одного или более из вышеуказанных недостатков, или, по меньшей мере, предложить полезную альтернативу.

Сущность изобретения

В первом объекте изобретения предложен способ приготовления пищевого продукта - приправы, содержащий стадию ферментации в твердом состоянии, стадию гидролиза и стадию термической реакции, где стадию ферментации, стадию гидролиза и стадию термической реакции осуществляют в одном и том же реакционном сосуде.

Стадия ферментации, стадия гидролиза и стадия термической реакции могут быть осуществлены последовательно или одновременно.

Способ, предпочтительно, включает стадию измельчения после стадии ферментации в твердом состоянии для снижения размера частиц перед стадией гидролиза. Размер частиц, предпочтительно, снижен до менее чем около 1 мм в диаметре.

Предпочтительно, чтобы давление в реакционном сосуде поддерживали в диапазоне 0-1,2 бар (манометрическое давление).

Реакционный сосуд и материалы, вносимые в реакционный сосуд для приготовления пищевого продукта - приправы, предпочтительно, стерилизуют совместно.

В предпочтительных воплощениях изобретения, температуру, влажность и скорость перемешивания при приготовлении пищевого продукта - приправы регулируют с использованием компьютерной системы.

Во втором объекте предложена установка для приготовления пищевого продукта - приправы, причем эта установка содержит:

a) реакционный сосуд, имеющий загрузочное отверстие с возможностью открывания и закрывания для внесения реакционных материалов в реакционный сосуд и паровпускное отверстие с возможностью открывания и закрывания для введения пара в реакционный сосуд;

b) измельчающий узел для измельчения реакционных материалов после стадии ферментации;

c) мешалку, расположенную внутри реакционного сосуда для перемешивания реакционных материалов в реакционном сосуде;

d) уплотнительное устройство для герметизации реакционного сосуда;

e) газоотводящее отверстие для выпуска газов из реакционного сосуда и регулирования давления в реакционном сосуде;

f) выпускное отверстие;

g) прибор температурного контроля для регулирования температуры в реакционном сосуде; и

h) прибор, измеряющий температуру и/или влажность для измерения температуры и/или влажности в реакционном сосуде.

Предпочтительно, прибор температурного контроля представляет собой кожух, охватывающий внешнюю поверхность стенки реакционного сосуда; причем этот кожух имеет впускное отверстие для теплоносителя с возможностью открывания и закрывания и выпускное отверстие для теплоносителя с возможностью открывания и закрывания, где кожух используют для регулирования температуры в реакционном сосуде путем циркулирования теплоносителя через кожух.

Краткое описание чертежа

Фиг. 1 демонстрирует установку для осуществления способа согласно изобретению.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к способу приготовления пищевого продукта - приправы, содержащему стадию ферментации в твердом состоянии, стадию гидролиза и стадию термической реакции, где стадию ферментации в твердом состоянии, стадию гидролиза и стадию термической реакции осуществляют в одном и том же реакционном сосуде реакционной установки. Стадию ферментации в твердом состоянии и стадию гидролиза можно проводить либо последовательно, либо одновременно.

Исходные материалы для приготовления продукта - приправы вносят в реакционный сосуд, и материалы стерилизуют в то же самое время, когда стерилизуют и сам реакционный сосуд.

Поскольку стадия гидролиза не может быть эффективно осуществлена в больших кусках твердого ферментированного материала, важно измельчить твердое вещество после стадии ферментации до частиц, размер которых подходит для стадии гидролиза. Частицы, предпочтительно, измельчают до около 1 мм или менее в диаметре. Таким образом, ключевым элементом изобретения, позволяющим все три стадии способа осуществить в одном реакционном сосуде, является включение измельчающего узла таким образом, чтобы твердое вещество могло быть измельчено in situ внутри реакционного сосуда. Без этого измельчающего узла, твердый материал следовало бы удалить из реакционного сосуда после стадии ферментации, измельчить в отдельной установке и затем возвратить в реакционный сосуд для гидролиза и термической реакции.

Давление в реакционном сосуде можно регулировать. Однако из соображений безопасности давление в реакционном сосуде, предпочтительно, составляет не более чем 1,2 бар.

Температуру, влажность и скорость перемешивания, требуемые для приготовления продукта - приправы, можно автоматически регулировать с помощью компьютерной системы.

Важное преимущество изобретения состоит в том, что так как стадию ферментации в твердом состоянии, стадию гидролиза и стадию термической реакции проводят в одном и том же реакционном сосуде, то и нет необходимости в переносе любых промежуточных продуктов реакции из одной установки в другую, и нет необходимости в обеспечении временного хранения промежуточных продуктов. Таким образом, способ является энергетически эффективным, эффективным с точки зрения временных затрат, и потери летучих вкусоароматических компонентов минимизированы.

Более того, эффективность способа стерилизации улучшена, потому что все реакционные материалы могут быть внесены в реакционный сосуд, и материалы можно стерилизовать совместно с реакционным сосудом на одной стадии стерилизации. Это достигается путем введения пара при достаточно высокой температуре в реакционный сосуд в присутствии реакционных материалов.

В дополнение, из-за того, что стадию ферментации в твердом состоянии, стадию гидролиза и стадию термической реакции проводят в одном и том же реакционном сосуде, стоимость оборудования и его поддержки снижена.

Следующее преимущество способа изобретения состоит в том, что ферментация в твердом состоянии является более эффективной технологией ферментации, чем разновидность технологии ферментации в погруженном состоянии (можно получить промежуточные продукты высокой плотности в твердой матрице). Поэтому в способе можно использовать более разнообразные формы микробиологических штаммов и субстратов, по сравнению с обычными способами пищевой ферментации.

Изобретение также относится к установке для осуществления способа. Установка содержит:

a) реакционный сосуд, имеющий загрузочное отверстие с возможностью открывания и закрывания для внесения реакционных материалов в реакционный сосуд, и паровпускное отверстие с возможностью открывания и закрывания для введения пара в реакционный сосуд;

b) измельчающий узел для измельчения реакционных материалов после стадии ферментации;

c) мешалку, расположенную внутри реакционного сосуда, для перемешивания реакционных материалов в реакционном сосуде;

d) уплотнительное устройство для герметизации реакционного сосуда;

e) газоотводящее отверстие для выпуска газов из реакционного сосуда и регулирования давления в реакционном сосуде;

f) выпускное отверстие;

g) прибор температурного контроля для регулирования температуры в реакционном сосуде; и

h) прибор, измеряющий температуру и/или влажность, для измерения температуры и/или влажности в реакционном сосуде.

Температуру, влажность и скорость перемешивания в реакционном сосуде можно автоматически регулировать с помощью компьютерной системы и можно адаптировать с учетом различных требований по приготовлению различных продуктов - приправ. Реакционный сосуд может также иметь манометр (для измерения давления в сосуде).

Выпускное отверстие может быть любым обычно используемым в данной области, таким как выпускное отверстие с понижающим клапаном, используемое в автоклаве.

Реакционный сосуд может также иметь воздушное впускное отверстие с возможностью открывания и закрывания для введения воздуха в реакционный сосуд.

Предпочтительно, прибор температурного контроля может представлять собой кожух, охватывающий внешнюю поверхность стенки реакционного сосуда. Кожух имеет впускное отверстие для теплоносителя с возможностью открывания и закрывания и выпускное отверстие для теплоносителя с возможностью открывания и закрывания, где кожух используют для регулирования температуры в реакционном сосуде путем циркулирования теплоносителя через кожух. Теплоноситель, используемый в кожухе, может быть из тех, которые обычно используют в данной области, и включать воду, пар, силиконовое масло, этиленгликоль и т.п.

Кожух, предпочтительно, окружает внешнюю поверхность стенки реакционного сосуда в форме спирали. Кожух может быть изготовлен из различных металлических материалов, но для оптимальной коррозионной устойчивости и температурного контроля кожух предпочтительно изготовляют из нержавеющей стали.

В предпочтительных воплощениях изобретения температуру, влажность, скорость перемешивания и другие параметры функционирования реакционного сосуда регулируют с помощью компьютера таким образом, чтобы точные условия функционирования могли быть выбраны для приготовления конкретного продукта - приправы.

В одном воплощении способа, стадию ферментации, стадию гидролиза и стадию термической реакции непрерывно проводят последовательно в одном и том же реакционном сосуде. Таким образом, на первой стадии, материалы для ферментации подвергают ферментации в реакционном сосуде с получением продукта ферментации. Твердый продукт ферментации измельчают до частиц с размером, подходящим для стадии гидролиза, предпочтительно, чтобы частицы имели, в среднем, по меньшей мере, одно измерение меньше чем 1 мм, например меньше чем 1 мм в диаметре. Затем в реакционный сосуд вносят воду и/или гидролазу, и продукты ферментации подвергают гидролизу с образованием продукта гидролиза. В заключение, продукт гидролиза претерпевает термическую реакцию в одном и том же реакционном сосуде с образованием продукта - приправы.

В другом воплощении, стадию ферментации и стадию гидролиза проводят в одно и то же время в одном и том же реакционном сосуде, а затем продукты гидролиза подвергают стадии термической реакции.

В некоторых воплощениях изобретения, в реакционный сосуде вводят пар для стерилизации материалов для ферментации и реакционного сосуда перед стадией ферментации. Пар могут также вводить после стадии ферментации для того, чтобы стерилизовать продукты ферментации и реакционный сосуд.

Примеры типичных реакционных материалов, которые могут быть использованы в способе, включают источники белка, такие как пшеничная клейковина, соевые бобы, мясо и мясные экстракты, овощи и овощные экстракты, и источники углеводов, такие как сахароза, фруктоза, глюкоза и крахмал.

Примеры ферментирующих микроорганизмов, которые могут быть использованы, включают Aspergillus oryzae, Saccharomyces sp., Lactobacillus sp. и Bifidobacterium adolescentis.

Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на Фиг. 1. Реакционный сосуд (1) показан с загрузочным отверстием (6) и выпускным отверстием (9). Оба могут быть открыты и закрыты для регулирования подачи и выхода материалов в и из реакционного сосуда (1). Загрузочное отверстие (6) расположено в уплотнительном устройстве (5) наверху реакционного сосуда (1). Паровпускное отверстие (4) позволяет вводить пар. Мешалку (2) используют для перемешивания материалов в реакционном сосуде (1). Мешалка (2) содержит ось, с перемешивающей лопастью, подсоединенной к одному концу оси, и ее приводят в движение с помощью электромотора, расположенного наверху реакционного сосуда (1). Измельчающий узел (10) устроен так, что, по меньшей мере, часть измельчающего узла (10) выдается внутрь или расположена внутри реакционного сосуда (1) таким образом, чтобы можно было измельчать твердые ферментированные среды до частиц соответствующего размера после стадии ферментации и перед стадией гидролиза. Показаны прибор температурного контроля (3), а также устройство, измеряющее температуру и влажность (7). Реакционный сосуд (1) также снабжен воздушным впускным отверстием (8) для введения воздуха в реакционный сосуд (1).

В предпочтительных воплощениях изобретения открывание или закрывание паровпускного отверстия (4), загрузочного отверстия (6) и выпускного отверстия (9) и воздушного впускного отверстия (8) и газоотводящего отверстия - все автоматически регулируется с применением компьютерной системы. Обычно температуру, влажность и скорость перемешивания в реакционном сосуде (1) выдерживают в диапазонах 0-200°C, 60-100% относительной влажности воздуха и 0-60 об/мин соответственно.

В примерах ниже различные материалы для приготовления продукта - приправы вносили в реакционный сосуд (1) через загрузочное отверстие (6). Пар или воздух вводили в реакционный сосуд (1) отдельно через паровпускное отверстие (4) или воздушное впускное отверстие (8). Температуру, влажность и скорость перемешивания в реакционном сосуде (1) автоматически регулировали настройкой прибора температурного контроля (3), паровпускного отверстия (4) и мешалки (2) с применением компьютерной системы. Температуру и влажность в реакционном сосуде (1) отслеживали в реальном времени посредством прибора, измеряющего температуру и влажность (7). В дополнение, давление в реакционном сосуде (1) поддерживали около атмосферного давления (около 1 бар при 20°C) путем регулирования газоотводящего отверстия с использованием понижающего клапана.

Экспериментальные результаты показывают, что приправы, вырабатываемые согласно способу изобретения, аналогичны по внешнему виду приправам, вырабатываемым традиционным способом, но обладают более сильным мясным вкусом.

Примеры

Изобретение далее описано со ссылкой на следующие примеры. Следует понимать, что изобретение, которое заявлено, никоим образом не ограничивается этими примерами.

Пример 1: Приготовление концентрированной суповой основы

Структурированную пшеничную клейковину (6 кг) вводили в реакционную установку и перемешивали. Затем вводили в реакционную установку пар при 100°C до достижения уровня содержания влаги в клейковине 40 мас.%. Смесь и реакционную установку совместно пастеризовали в течение 10 мин с использованием пара, температуру которого поддерживали равной 100°C. Стартовый порошок Aspergillus oryzae (0,03 мас.%) вводили в реакционную установку, и смесь ферментировали в анаэробных условиях и условиях ферментации в твердом состоянии при температуре 30°C в течение 40 час при перемешивании при 5 об/мин с использованием кондиционированного воздуха (100% относительная влажность воздуха, 30°C). Твердую смесь измельчали до частиц размером около 0,2-0,9 мм, готовых для гидролиза. Затем в реакционную установку прибавляли воду (60 мас.%) для гидролиза смеси при температуре 55°C и скорости перемешивания 45 об/мин в течение 36 час. Затем инициировали термическую реакцию путем прибавления ксилозы, соли и пальмового масла в реакционную установку. Реакционную установку выдерживали при 70°C в течение 120 мин при перемешивании 50 об/мин, чтобы обеспечить образование вкусоароматической добавки. Смесь удаляли из реакционной установки и прибавляли мальтодекстрин перед высушиванием с использованием горячего воздуха с получением концентрированной суповой основы в порошкообразной форме. Было обнаружено, что концентрированная суповая основа аналогична по внешнему виду концентрированным суповым основам, вырабатываемым обычными способами (в которых стадию ферментации, стадию гидролиза и термическую реакцию проводили в разных реакционных сосудах), но концентрированная суповая основа из этого примера имела заметно более сильный мясной вкус.

Пример 2: Приготовление жидкой приправы

Сахар (6 кг) и измельченные соевые бобы (6 кг) вносили в реакционную установку и перемешивали. Затем в реакционную установку вводили пар при 100°C до достижения уровня содержания влаги в смеси 60 мас.%. Смесь и реакционную установку совместно пастеризовали в течение 10 мин с использованием пара, температуру которого поддерживали равной 80°C. Saccharomyces sp. (0,02 мас.%) с протеолитической ферментативной активностью прибавляли в реакционную установку, и смесь ферментировали в условиях анаэробной ферментация при температуре 30°C в течение 48 час при перемешивании 10 об/мин с использованием кондиционированного воздуха (100% относительная влажность воздуха, 30°C). Затем в реакционную установку вводили пар при 80°C, и смесь и реакционную установку совместно пастеризовали в течение 30 мин с паром, температуру которого поддерживали равной 80°C. Твердую смесь измельчали до частиц размером около 0,8 мм, готовых для гидролиза. Фосфолипазу (0,3 мас.%) и целлюлазу прибавляли в реакционную установку для гидролиза смеси при температуре 50°C и скорости перемешивания 35 об/мин в течение 36 час. Термическую реакцию инициировали путем прибавления глюкозы и соли в реакционную установку. Реакционную установку выдерживали при 90°C в течение 60 мин при перемешивании при 45 об/мин, чтобы обеспечить формирование вкусоароматической добавки. Смесь удаляли из реакционной установки и прибавляли крахмал с получением жидкого продукта - приправы. Было обнаружено, что жидкий продукт - приправа аналогичен по внешнему виду жидким продуктам - приправам, вырабатываемым традиционными способами (в которых стадию ферментации, стадию гидролиза и термическую реакцию проводили в разных реакционных сосудах), но жидкий продукт - приправа из этого примера демонстрировал лучший вкус.

Пример 3: Приготовление концентрированного свиного бульона

Сахар (3 кг) и рубленую свинину (4 кг) вносили в реакционную установку и перемешивали. Затем в реакционную установку вводили пар при 100°C до достижения уровня содержания влаги в смеси 30 мас.%. Смесь и реакционную установку совместно пастеризовали в течение 30 мин с паром, температуру которого поддерживали равной 127°C. Lactobacillus sp. (0,04 мас.%) с протеолитической активностью прибавляли в реакционную установку, и смесь ферментировали в анаэробных условиях при температуре 30°C и относительной влажности 90% в течение 24 час при перемешивании при 5 об/мин. Твердую смесь измельчали до частиц размером около 0,6 мм, готовых для гидролиза. В реакционную установку прибавляли воду (60 мас.%) для гидролиза смеси при температуре 50°C и скорости перемешивания 40 об/мин в течение 36 час. Термическую реакцию инициировали путем прибавления декстрина и соли в реакционную установку. Реакционную установку выдерживали при 105°C в течение 90 мин при перемешивании при 50 об/мин, чтобы обеспечить формирование вкусоароматической добавки. Смесь удаляли из реакционной установки, прибавляли крахмал перед сушкой в вакууме с получением концентрированного свиного бульона. Было обнаружено, что концентрированный свиной бульон аналогичен по внешнему виду концентрированным свиным бульонам, вырабатываемым обычными способами (в которых стадию ферментации, стадию гидролиза и термическую реакцию проводили в разных реакционных сосудах), но концентрированный свиной бульон из этого примера демонстрировал более выраженный вкус свинины.

Пример 4: Приготовление концентрированной приправы в гранулах

Экстракт пажитника (3 кг), порошок любистока сычуаньского (Ligusticum chuanxiong) (0,6 кг), сахарозу (2 кг) и воду вносили в реакционную установку и перемешивали. Затем в реакционную установку вводили пар при 100°C до достижения уровня содержания влаги 70 мас.%. Смесь и реакционную установку совместно пастеризовали в течение 30 мин с паром, температуру которого поддерживали равной 90°C. Алкалазу (коммерческий фермент, 0,5 мас.%), фосфолипазу (0,5 мас.%), целлюлазу (0,5 мас.%) и стартовую культуру (Bifidobacterium adolescentis: 10⁸ КОЕ/мл, 1 мас.%) вносили в реакционную установку, смесь ферментировали в анаэробных условиях и в то же самое время подвергали гидролизу при температуре 30°C, относительной влажности 99% и скорости перемешивания 30 об/мин в течение около 2 дней. Смесь затем нагревали при 90°C в течение 30 мин при перемешивании со скоростью 45 об/мин. Смесь удаляли из реакционной установки, прибавляли соль (30 мас.%) и глутамат натрия (MSG) (40 мас.%). Смесь измельчали в течение 0,5 мин при 5°C с получением пасты, затем гранулировали до гранул размером 2 мм и высушивали горячим воздухом с температурой 105°C с использованием сушильного аппарата с псевдоожиженным слоем в течение 0,5 мин. В конечном продукте (гранулах концентрированной приправы) содержание влаги составляло 2,5%. Гранулы концентрированной приправы сравнивали с продуктами, вырабатываемыми обычными способами (в которых стадию ферментации, стадию гидролиза и термическую реакцию проводят в разных реакционных сосудах), и было обнаружено, что они аналогичны по внешнему виду, но имеют более сильный мясной вкус.

Следует понимать, что хотя изобретение было описано со ссылкой на конкретные воплощения, изменения и модификации могут быть сделаны без выхода за пределы объема и существа изобретения согласно формуле изобретения. Более того, если известно о существовании эквивалентов конкретных признаков, то такие эквиваленты включены, как если бы они были конкретно описаны в этом описании изобретения.